面向5G演進(jìn)的現(xiàn)有天面整改方案

1 引言

通信技術(shù)發(fā)展飛快，從2G到4G，再到即將到來(lái)的5G，僅僅是經(jīng)過了短短的十幾年時(shí)間，快速的發(fā)展為人們的生活帶來(lái)了日新月異的變化。而伴隨著技術(shù)的快速的更新?lián)Q代，實(shí)際的工程建設(shè)中也面臨著不小的挑戰(zhàn)，經(jīng)過了幾代的通信技術(shù)的發(fā)展，如今的無(wú)線基站天面可謂是“四世同堂”，越來(lái)越臃腫、復(fù)雜的天線系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的現(xiàn)實(shí)情況是越來(lái)越緊迫的安裝資源和越發(fā)高昂的租金成本，而在國(guó)家多年的“降費(fèi)增速”的指導(dǎo)思想下，運(yùn)營(yíng)商近些年的“量收剪刀差”問題愈加明顯，擺在運(yùn)營(yíng)商面前的只有“降本增效”這條出路，因此在5G的大規(guī)模建設(shè)的過程中，不可能無(wú)節(jié)制的投入。5G無(wú)線基站的建設(shè)必將以節(jié)省投資為大前提，直接新址站址，新增桿塔等措施將大量占用投資成本，相反通過現(xiàn)有天面整合為5G天線騰挪安裝位置能夠達(dá)到“降本增效”的總體目標(biāo)。

2 網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的不斷推進(jìn)，多系統(tǒng)、多制式的技術(shù)特征導(dǎo)致天面天線數(shù)量不斷增加，中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有GSM900、GSM1800、LTE-D、LTE-F、FDD900、FDD1800等 制式的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，目前的2G、4G建設(shè)已經(jīng)接近尾聲，后續(xù)主要以局部的弱覆蓋補(bǔ)盲為主，未來(lái)TDD/FDD協(xié)同組網(wǎng)將成為5G發(fā)展的必然趨勢(shì)，TD-LTE/LTE FDD融合發(fā)展，以TD-LTE為主、以LTE FDD為信號(hào)覆蓋和熱點(diǎn)容量的補(bǔ)充。如圖1所示。這就意味著在未來(lái)的較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)多套系統(tǒng)將同時(shí)共存，基站天面多套系統(tǒng)天線將會(huì)同時(shí)占用天面資源。

圖1 多頻段、多制式的協(xié)同情況

多運(yùn)營(yíng)商共用、多系統(tǒng)共存等因素，導(dǎo)致目前的無(wú)線基站天面都較為復(fù)雜、臃腫，留給新增系統(tǒng)建設(shè)利用的空間越來(lái)越小。如圖2所示。

圖2 某樓面站點(diǎn)天線安裝情況

3 改造思路

在保障網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的前提下，主設(shè)備利用共模硬件，積極整合現(xiàn)網(wǎng)2/4G站址天面資源，采用多系統(tǒng)共天線的建設(shè)方式，推動(dòng)一次設(shè)計(jì)完成整體天面改造，避免重復(fù)進(jìn)場(chǎng)重復(fù)建設(shè)，提升建設(shè)效率，同時(shí)對(duì)天線、主設(shè)備進(jìn)行整改，減少天線，為5G建設(shè)預(yù)留天面資源，努力降低后期建設(shè)的租賃成本，降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本。

根據(jù)目前現(xiàn)有的天面情況，未來(lái)5G的AAU(Active Antenna Unit 基于AAS技術(shù)、將射頻與天線一體化設(shè)計(jì))建設(shè)類型可基本細(xì)分如表格中5種類型，如表1所示。其中方案1/2/4/5需要增加桿體的占用數(shù)量（直接替換D頻天線除外），相應(yīng)地需要增加租金費(fèi)用，方案3為對(duì)現(xiàn)有天線進(jìn)行整合后騰出空間，該類型整改符合目前運(yùn)營(yíng)商“降本增效”的主題思路，因此，在5G演進(jìn)過程中，通過整合方式獲取天線安裝資源將是一個(gè)較為有簡(jiǎn)單、有效的措施。

表1 5G AAU天線建設(shè)類型表

天面整合過程中優(yōu)先考慮是否有LTE-D頻天線可直接替換，其次根據(jù)單扇區(qū)的抱桿數(shù)量與實(shí)際的抱桿承重能力、抱桿安裝環(huán)境、業(yè)主敏感度等因素綜合考慮制定整合方案。

4 整改后天面發(fā)展趨勢(shì)

隨著近些年通信天線技術(shù)的發(fā)展，各種多通道合路天線的出現(xiàn)滿足了目前對(duì)于天面整改的需求。常見的“4+4”天線、“4+4+8+8”天線的天線端口示意圖如圖3所示，其基本參數(shù)如表2所示。

圖3 某廠家4+4天線及4+4+8+8天線端口示意圖

表2 某廠家4+4天線及4+4+8+8天線基本參數(shù)表

通過2/4G系統(tǒng)的天面整合以及后期的5G系統(tǒng)建設(shè)后，未來(lái)天饋系統(tǒng)將更加趨向于集中化，精簡(jiǎn)化，智能化，未來(lái)天面的幾種主要形態(tài)（如圖4所示）。

圖4 未來(lái)天面發(fā)展形態(tài)1

利用4+4+8+8天線對(duì)現(xiàn)有2/4G系統(tǒng)進(jìn)行高度整合，LTE-D與 5G共模建設(shè)，該天面類型最為簡(jiǎn)潔對(duì)天面的安裝空間要求最低，，但由于其整合度很高，對(duì)于后續(xù)的優(yōu)化維護(hù)等方面提出更高要求，該天線形態(tài)并非所有現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景（如圖5所示）。

圖5 未來(lái)天面發(fā)展形態(tài)2

利用4+4雙頻電調(diào)天線對(duì)現(xiàn)有FDD900/FDD1800系統(tǒng)進(jìn)行整合，LTE-F獨(dú)立天線，LTE-D與5G共模建設(shè)，該天面類型相對(duì)簡(jiǎn)潔，整合度較高，對(duì)于單個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化也提出較高要求，該天線形態(tài)適應(yīng)較多現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景（如圖6所示）。

圖6 未來(lái)天面發(fā)展形態(tài)3

該狀態(tài)下，各系統(tǒng)間天線各自獨(dú)立，整合度最低，但針對(duì)各系統(tǒng)的覆蓋需求，分布靈活，后續(xù)的優(yōu)化維護(hù)等方面也較為方便，在安裝條件允許的情況下，該形態(tài)在覆蓋方面的效果最佳。

5 場(chǎng)景劃分及整改方案

（1）單系統(tǒng)天面（如表3所示）

整改方案

場(chǎng)景1/2：?jiǎn)紊葏^(qū)單抱桿情況下，優(yōu)先考慮是抱桿是否有空余安裝位置（包括對(duì)GSM天線進(jìn)行挪位），其次考慮抱桿接續(xù)和安裝輔助桿、支臂等，最后考慮新增桿體；單扇區(qū)多抱桿情況下，將GSM設(shè)備整改為最新支持GNF三模設(shè)備，同時(shí)天線整合為4通道或4+4通道天線，利用整改后空出抱桿安裝5G AAU天線

表3 單系統(tǒng)天面組合方式表

場(chǎng)景3：直接替換為5G AAU，LTE-D采用共模方式進(jìn)行建設(shè)，BBU需要更換支持3D-MIMO功能的基帶板（如圖7所示）。

圖7 整改示意圖（單系統(tǒng)天面）

場(chǎng)景4：優(yōu)先考慮是否有空余抱桿安裝（包括對(duì)F頻天線進(jìn)行挪位），其次考慮抱桿接續(xù)和安裝輔助桿、支臂等，最后考慮新增。

（2）雙系統(tǒng)站點(diǎn)（如表4所示）

表4 雙系統(tǒng)天面組合方式表

整改方案

場(chǎng)景1：?jiǎn)紊葏^(qū)單抱桿情況下，5G AAU優(yōu)先考慮抱桿空余位置，其次考慮GSM900、GSM1800整合在4+4雙頻天線空出安裝位置，最后考慮新增抱桿安裝。單扇區(qū)多抱桿情況下，將GSM設(shè)備整改為支持GNF三模最新設(shè)備，天線整改為4+4雙頻電調(diào)天線，空出抱桿安裝5G AAU天線（如圖8所示）。

圖8 整改示意圖（雙系統(tǒng)天面場(chǎng)景1）

場(chǎng)景2/4：LTE-D采用獨(dú)立抱桿的情況下，直接替換為5G AAU進(jìn)行建設(shè)；LTE-D非獨(dú)立抱桿的情況下，單扇區(qū)單桿情況下，承重滿足的情況下優(yōu)先考慮替換，其次考慮抱桿接續(xù)、加輔助桿等方式，最后考慮新建抱桿；單扇區(qū)多桿，將GSM設(shè)備整改為最新支持GNF三模設(shè)備，同時(shí)天線整合為4通道或4+4通道天線，利用整改后空出抱桿安裝5G AAU天線

場(chǎng)景3/5：?jiǎn)紊葏^(qū)單抱桿情況下：5G AAU優(yōu)先考慮利舊原有抱桿空余位置，其次考慮若2/4G天線整合在4+4+8+8天線中是否可空出安裝位置，最后考慮新增抱桿安裝。單扇區(qū)多抱桿情況下，將2/4G天線整合在4+4+8+8天線中，空出抱桿安裝5G AAU天線（如圖9所示）。

圖9 整改示意圖（雙系統(tǒng)天面場(chǎng)景3/5）

場(chǎng)景6：LTE-D、LTE-F，采用獨(dú)立天線，單抱桿時(shí)承重滿足的情況下，D頻天線直接替換為5G AAU，其次考慮新增；多抱桿時(shí)D頻天線直接替換為5G AAU；LTE-D、LTE-F采用合路天線時(shí)，原有合路天線繼續(xù)給F頻使用，5G AAU首先考慮通過利舊空余抱桿、抱桿接續(xù)、新裝輔助桿等形式進(jìn)行安裝，其實(shí)考慮新建抱桿安裝，D頻與5G共模建設(shè)。

（3）三系統(tǒng)站點(diǎn)（如表5所示）

表5 單系統(tǒng)天面組合方式表

整改方案

場(chǎng)景1/3/4：LTE獨(dú)立抱桿情況下，直接替換為5G AAU，LTE非獨(dú)立抱桿情況下，首先通過“4+4”雙頻電調(diào)天線整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合GSM、LTE-F騰出安裝空間，其次考慮通過新增輔助桿等方案安裝天線，最后在滿足承重的情況下考慮替換D頻天線。

場(chǎng)景2：?jiǎn)紊葏^(qū)單桿的情況下，首先考慮通過“4+4+8+8”天線整合GSM900、GSM1800、LTE-F天線是否可以騰出空余位置安裝5G AAU，其次考慮采用利舊空余抱桿，抱桿接續(xù)，新增輔助桿的方式安裝AAU，最后考慮新增抱桿的形式；單扇區(qū)多桿，通過“4+4+8+8”天線整合GSM1800、LTE-D、LTE-F天線，騰出空余位置進(jìn)行AAU天線的安裝（如圖10所示）。

圖10 整改示意圖（三系統(tǒng)天面）

（4）四系統(tǒng)站點(diǎn)（如表6所示）

表6 四系統(tǒng)天面組合方式表

整改方案

場(chǎng)景1：LTE-D采用獨(dú)立抱桿的情況下，直接替換為5G AAU進(jìn)行建設(shè)；LTE-D非獨(dú)立抱桿的情況下，單扇區(qū)單桿則考慮利舊原有抱桿，抱桿接續(xù)、加輔助桿等方式，承重滿足的情況下考慮替換，最后采用新增抱桿的方式安裝天線；單扇區(qū)多桿，通過“4+4”雙頻電調(diào)天線整合GSM900、GSM1800或者“4+4+8+8”整合2/4G天線騰出安裝空間

6 結(jié)束語(yǔ)

在5G基站建設(shè)的過程中，天面部分的實(shí)際情況錯(cuò)綜復(fù)雜，天線的整合需要結(jié)合實(shí)際安裝環(huán)境、桿塔承重能力、覆蓋區(qū)域需求等要素，更要結(jié)合各個(gè)地市不同的建設(shè)思路來(lái)進(jìn)行，切不可盲目整合，在覆蓋質(zhì)量以及資金投入兩者間要做好充分評(píng)估，過度整合而導(dǎo)致犧牲覆蓋質(zhì)量或者過度強(qiáng)調(diào)覆蓋質(zhì)量而導(dǎo)致投入超支均不可取。